Φυσικοχημικές ιδιότητες και απόδοση διαδικασίας των υλικών

1. Φυσικοχημικές ιδιότητες των υλικών

1.1 Φυσικές ιδιότητες

• Θερμικές ιδιότητες: Χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τις αλλαγές θερμοκρασίας
  • Σημείο τήξης/σημείο στερεώσεως: Η θερμοκρασία κατά την οποία ένα υλικό μετατρέπεται από στερεό σε υγρό (ή αντίστροφα).που καθορίζει το εύρος θερμοκρασιών για την καυτή επεξεργασία του.
  • Θερμική αγωγιμότηταΤο χαλκό έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα (~ 401 W/ ((m·K)) και είναι κατάλληλο για εξαρτήματα που διαλύουν τη θερμότητα.θερμομόνωση βαμβάκι έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και χρησιμοποιείται για θερμομόνωση.
  • Συντελεστής θερμικής διαστολήςΓια παράδειγμα, οι συντελεστές θερμικής διαστολής του γυαλιού και του μετάλλου πρέπει να ταιριάζουν για να αποφεύγεται η ρωγμή κατά τη συσκευασία.
• Ηλεκτρικές ιδιότητες: Η ανταπόκριση του υλικού στο ηλεκτρικό ρεύμα
  • Αντίσταση: Μετρά την αγωγιμότητα του υλικού (χαμηλή αντίσταση για αγωγούς όπως ο χαλκός, υψηλή αντίσταση για μονωτικά όπως το καουτσούκ, ενδιάμεση αντίσταση για ημιαγωγούς όπως το πυρίτιο).
  • Δηλεκτρική σταθερά: Χαρακτηρίζει την ικανότητα του υλικού να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια, χρησιμοποιείται για την επιλογή πυκνωτών και μονωτικών υλικών (π.χ.τα κεραμικά έχουν υψηλή διηλεκτρική σταθερά και είναι κατάλληλα για πυκνωτές υψηλής συχνότητας).
• Οπτικές ιδιότητες: Η αλληλεπίδραση μεταξύ του υλικού και του φωτός
  • Διαπερατότητα φωτός: Το ποσοστό του φωτός που μεταδίδεται μέσω του υλικού (π.χ. το γυαλί έχει διαπερατότητα > 80% για παράθυρα· οι πλαστικές ταινίες έχουν ρυθμιζόμενη διαπερατότητα για γεωργικά θερμοκήπια).
  • Αντανάκλαση/Απορρόφηση: Οι καθρέφτες έχουν υψηλή αντανάκλαση, ενώ οι επικάλυψεις των ηλιακών συλλεκτών έχουν υψηλή απορρόφηση για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της φωτοηλεκτρικής μετατροπής.
• Μαγνητικές ιδιότητες: Η αντίδραση του υλικού στα μαγνητικά πεδία
  • Μαγνητικοί τύποι: Ταξινομούνται ως σιδηρομαγνητικά (π.χ. σίδηρο, νικέλιο, ελκυστικά από μαγνήτες), παραμαγνητικά (π.χ. αλουμίνιο, ελκυστικά αδύναμα) και διαμαγνητικά (π.χ. χαλκό, αδύναμα απωθητικό),που χρησιμοποιούνται σε κινητήρες και μαγνητικές συσκευές αποθήκευσης.

1.2 Χημικές ιδιότητες

• Αντίσταση στη διάβρωση: Η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην διάβρωση από χημικά μέσα όπως οξέα, αλκαλικά και διαλύματα αλατιού (π.χ. το ανοξείδωτο χάλυβα αντιστέκεται στην ατμοσφαιρική διάβρωση·τα κράματα τιτανίου είναι ανθεκτικά στη διάβρωση από το θαλάσσιο νερό και χρησιμοποιούνται σε κατασκευαστικά στοιχεία πλοίων).
• Αντίσταση στην οξείδωση: Η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην αντίδραση με οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες ή σε θερμοκρασίες δωματίου (π.χ. τα υπερσυναρτήματα αντιστέκονται στην οξείδωση στους κινητήρες για να αποφευχθεί η διάσπαση της επιφάνειας).
• Χημική σταθερότητα: Το υλικό έχει το χαρακτηριστικό να μην αντιδρά με ουσίες που έρχονται σε επαφή (π.χ. το πολυτετραφθοροαιθυλένιο, γνωστό ως "ανθεκτικό σε όλες τις χημικές ουσίες", χρησιμοποιείται ως επικάλυψη για χημικούς αγωγούς).

2. Απόδοση της διαδικασίας των υλικών

3Βασική σχέση: Φυσικοχημικές ιδιότητες έναντι απόδοσης διαδικασίας

• Οι φυσικοχημικές ιδιότητες καθορίζουν το ανώτατο όριο των επιδόσεων της διαδικασίας: Για παράδειγμα, τα υλικά με υψηλό σημείο τήξης (π.χ. βολφραμίνη, σημείο τήξης 3422°C) είναι δύσκολο να λιωθούν (απαιτούν εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες) και μπορούν να μεταποιηθούν μόνο με μεταλλουργία σκόνης.εύθραυστα υλικά (eΗ αλυσίδα αυτή είναι πολύ ευάλωτη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για την επεξεργασία των αποσβεσμάτων.
• Η απόδοση της διαδικασίας επηρεάζει την υλοποίηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτωνΓια παράδειγμα, η θερμική επεξεργασία μπορεί να αλλάξει την εσωτερική δομή ενός υλικού, προσαρμόζοντας έτσι τις μηχανικές του ιδιότητες (π.χ.με ελαφρώς μειωμένη πλαστικότητα, μετά από θέρμανση και θέρμανση), η ταχύτητα ψύξης κατά τη διάρκεια του χύτευσης επηρεάζει το μέγεθος του κόκκου των χύτευσης, το οποίο με τη σειρά του αλλάζει την αντοχή στη διάταξη και την αντοχή στη διάβρωση.